农业农村部南京农业机械化研究所丁文芹获国家专利权
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龙图腾网获悉农业农村部南京农业机械化研究所申请的专利一种基于振动反馈的机械臂姿态稳定调节方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120491443B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-09发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510994225.1,技术领域涉及:G05B13/02;该发明授权一种基于振动反馈的机械臂姿态稳定调节方法是由丁文芹;薛广玉;胡良龙;彭宝良;张延化;王公仆;高学梅;吴惠昌;陈有庆;刘浩鲁;钱秋波;戴红卫设计研发完成,并于2025-07-18向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于振动反馈的机械臂姿态稳定调节方法在说明书摘要公布了:本发明涉及农业机器人运动控制技术领域,具体涉及一种基于振动反馈的机械臂姿态稳定调节方法,包括以下步骤:S1:实时采集机械臂末端执行器的振动信号;S2:对振动信号进行频域分析和幅值‑相位分解,提取机械臂在XYZ轴方向上的振动特征参数;S3:结合地形倾斜角度数据生成多轴振动矢量;S4:计算各关节的姿态补偿参数;S5:根据姿态补偿参数生成机械臂关节角度调整指令;S6:循环执行S1至S5,直至振动幅值低于预设阈值。本发明,通过实时提取多轴振动特征并利用抗偏移、抗倾覆矩阵计算关节补偿角度,实现机械臂在高频扰动环境下的快速稳定姿态控制,从而显著提高末端定位精度与整体运行可靠性。
本发明授权一种基于振动反馈的机械臂姿态稳定调节方法在权利要求书中公布了:1.一种基于振动反馈的机械臂姿态稳定调节方法,其特征在于,包括以下步骤: S1:通过安装在机械臂末端的振动传感器组实时采集机械臂末端执行器的振动信号; S2:对S1采集的振动信号进行频域分析和幅值-相位分解,提取机械臂在XYZ轴方向上的振动特征参数,所述振动特征参数包括振动主频、振幅分布及相位偏移量; S3:将振动特征参数输入地形检测模块,结合地形倾斜角度数据生成多轴振动矢量,所述多轴振动矢量包括平移振动分量和旋转振动分量; 所述S3具体包括: S31:将S2中提取的三个轴向振动特征参数分别作为输入向量元素构建初始振动状态向量,所述三个振动特征参数包括X轴、Y轴和Z轴方向上的振动主频、幅值分布与相位偏移量; S32:获取当前机械臂工作区域的地形倾斜角度数据,所述地形倾斜角度数据由预置的倾角传感器测得,并包含相对于水平面的俯仰角度与横滚角度两项数据; S33:基于地形倾斜角度数据,对初始振动状态向量进行坐标旋转变换,将局部坐标系下的振动参数映射至全局地形坐标系中,从而获得地形修正后的振动状态描述; S34:依据变换后各轴向上的加速度投影值,分别计算线性平移方向上的合成振动分量和由于质心偏移所引起的旋转振动分量,并将其合并构建为多轴振动矢量; 所述S34具体包括: S341:对地形修正后的振动状态向量进行投影计算,分别获取X轴、Y轴与Z轴方向在地形坐标系下的分量,记为; S342:将所述加速度分量代入平移矢量计算表达式,得到线性平移方向上的合成振动分量,具体公式为:; S343:获取机械臂末端执行器的结构几何参数,包括质心坐标,相对于各轴旋转中心的距离; S344:依据加速度分量和质心偏移距离,计算由平移激励诱发的旋转惯性响应,得到三个方向上的旋转振动分量,进而求取旋转矢量合成值,其计算公式为:,其中;分别表示末端执行器质心相对于X,Y,Z轴的偏移距离; S4:基于多轴振动矢量构建抗偏移系数矩阵和抗倾覆系数矩阵,通过反向驱动算法计算各关节的姿态补偿参数; 所述S4具体包括: S41:将S3中获得的多轴振动矢量拆分为线性平移振动分量与旋转振动分量,分别记为平移矢量与旋转矢量; S42:依据平移矢量在各方向上的分布比例及末端执行器距各关节的连接臂长度,计算机械臂在不同姿态下对各关节产生的偏移响应强度,进而构建三维抗偏移系数矩阵; S43:依据旋转矢量的分布方向及机械臂各段质心相对位置,评估振动能量向各转动自由度的传递关系,并结合转动惯量分布构建抗倾覆系数矩阵; S44:将上述两种系数矩阵作为输入参数,联合当前机械臂各关节的初始角度、关节刚度与末端扰动方向,通过反向驱动算法进行逆向姿态计算,获得每个关节在当前姿态下的补偿角度修正量; S45:将修正量整合为姿态补偿参数集; S5:根据姿态补偿参数生成机械臂关节角度调整指令,以驱动机械臂各关节执行反向补偿动作; S6:循环执行S1至S5步骤,直至机械臂末端执行器的振动幅值低于预设阈值。
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